结晶器框架的设计

白 晔

（大连化工研究设计院，辽宁大连 116023）

经验交流

结晶器框架的设计

白 晔

（大连化工研究设计院，辽宁大连 116023）

联碱厂氯化铵结晶器框架在PKPM程序计算中，风荷载不应按普通框架的风荷载模式计算，而应计算出设备罐体所受风荷载，在程序中的水平风荷载查询／修改一项中进行修改。

结晶器框架；风荷载；基础

2011年春天，某联碱装置搬迁改造项目开始施工图设计，现将其中氯化铵结晶器框架的设计做一下小结。

1 自然条件

1）基本风压0.95kN／m2，地面粗糙度A类；

2）地震设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类；

3）建筑安全等级二级，设计使用年限50年；

4）抗震设防类别为丙类，框架抗震等级为三级。

2 工程地质条件

1）素填土，为新近人工填土。

2）粗填沙，为新近人工填土。

3）粉质黏土，可塑至软塑。

4）淤泥质土，饱和，流塑，含有腐殖质土及粉砂。

5）粉质黏土，饱和，可塑。

6）凝灰岩残积粘性土，饱和，可塑，长石及暗色矿物已完全风化为黏土矿物。

7）全风化凝灰岩，结构已基本破坏，有残余结构强度，岩石完全风化，岩芯呈砂土状，手捏易碎。

8）强风化凝灰岩，坚硬。

3 基础方案

本工程采用桩基础，以第8层土强风化凝灰岩为桩端持力层。

4 工艺条件

本设计结晶器共4台，呈田字形布置，文中仅以一台结晶器框架计算为例。

每台结晶器设备自重为1 850kN，物料重为10 550kN，总重12 400kN。结晶器中部直径10.0 m，高度8m，大头直径13m，高度3.5m，设备支撑于第三层环梁之上，整个框架无填充墙。

图1 结晶器框架剖面图

5 结构布置图

图2 结晶器框架结构布置图

二层为操作层，三层为设备支撑层，五层为屋面，其梁下设2部电葫芦，4个结晶器以电葫芦轨道连接一起，四层为电葫芦通过层。

6 建模计算

建模计算采用建研院PKPM程序。在程序计算中与普通框架计算不同的是风荷载的计算。本工程基本风压0.95kN／m2，A类，结晶器框架无围护结构，而设备罐体直径大，高度高，且支撑位置只在一个平面上，不能不考虑风荷载的作用，如果设备部分按有围护结构的风荷载作用于框架之上，与实际情况不符，差异太大，因此在风荷载计算中，先按圆截面构筑物计算出作用于结晶器上的风荷载，计算如下：

基本风压W0＝0.95kN／m2，地面粗糙度A类，

Wk＝βzμzμsW0

其中，Wk—风荷载标准值；

βz—高度Z处的风振系数；

μz—风压高度变化系数；

μs—风荷载体型系数。

因其不是高耸结构，考虑风振系数βz＝1.0。

查《建筑结构荷载规范》表7.2.1，5m处μz1＝1.17，15m处Μz2＝1.52。

根据H／D＝11.5／10＝1.15，H—设备高度，D—设备直径，查《建筑结构荷载规范》圆形截面构筑物的体型系数μs＝0.9 。

作用于结晶器5m处的风荷载标准值

W1＝βzμz1μsW0D＝1.0×1.17×0.9×0.95× 10＝10kN／m

作用于结晶器15m处的风荷载标准值

W2＝βzμz2μsW0D＝1.0×1.52×0.9×0.95× 10＝13kN／m

作用于结晶器上的集中风荷载标准值

W＝（W1＋W2）H／2＝（10＋13）×11.5／2＝132.25kN

将此荷载直接作用于设备支撑层第三层，即在PKPM程序的SAT－8中的第一步第十项—水平风荷载查询／修改里修改风荷载。

7 基础设计

根据地勘报告，持力层第8层强风化凝灰岩的基面起伏较大，经论证其中两个结晶器框架基础利用天然地基，采用环形地基梁基础，另两个结晶器框架基础采用先张法预应力高强混凝土管桩，以第8层强风化凝灰岩为桩端持力层，桩端进入持力层深度2.5m至3.0m，而在同一结晶器框架基础中，又采用了2种桩型，其直径、桩长均不同，见附图。

图3 结晶器框架平面布置图

本次设计风荷载的计算方法使结构计算更精确，提高了建筑物的稳定性和安全性，而基础部分所采取的设计方案节约了资金，缩短了工期，使工程得以高质量、按时完成。

TQ 114.1；TU 473.12

B

1005－8370（2012）05－25－03

2012－06－06

白晔（1962—），女，毕业于大连大学工民建专业，国家一级注册结构工程师，现任大连化工研究设计院结构专业项目负责人。